Question

2．某科學興趣小組查閱資料得知鎂可在氧氣中燃燒生成氧化鎂，可在氮氣中燃燒生成氮化鎂，于是設計了如下方案進行驗證．
步驟1：用盛水的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、橡皮塞等裝配成如圖所示的裝置．另準備一只有一根銅絲穿過的橡皮塞，銅絲末端固定一根鎂條．
步驟2：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞．待充分冷卻，觀察到廣口瓶內(nèi)水面上升的體積約占原瓶內(nèi)水面上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
步驟3：往水槽中加水使廣口瓶內(nèi)外水面相平．點燃鎂條，更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶內(nèi)繼續(xù)燃燒，發(fā)出紅光，放出熱量．待冷卻后廣口瓶內(nèi)水位繼續(xù)上升．
（1）步驟2的目的是除去廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣．
（2）在步驟3“待冷卻后廣口瓶內(nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶內(nèi)氣壓小于（選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓．
（3）根據(jù)上述實驗和你所學的知識，請寫出鎂在空氣中燃燒時的文字表達式：鎂+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$氧化鎂；鎂+氮氣$\stackrel{點燃}{→}$氮化鎂．
（4）拓展應用
①通過該實驗可知，不能（填“能”或“不能”）用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，若使用鎂條，則測得結果偏大（填“偏大”或“偏小”）；
②由此實驗可知，選取代替紅磷測定空氣中氧氣的體積分數(shù)的可燃物應具有的條件為只能與空氣中的氧氣反應．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗目的可以知道是驗證氮氣可以和鎂反應的，所以要排除氧氣干擾實驗現(xiàn)象，據(jù)此可以完成該題的解答；
（2）廣口瓶中的水位上升，說明瓶內(nèi)外產(chǎn)生了壓強差，可以據(jù)此答題；
（3）根據(jù)實驗可得出鎂可以和氮氣反應，故可以寫出文字表達式；
（4）鎂燃燒時，既能夠消耗氧氣，又能夠消耗氮氣，不能用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣的體積分數(shù)；
因為是測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，所以選擇的藥品應該只能夠和氧氣發(fā)生反應

解答 解：（1）氧氣可以和鎂反應，所以要能夠準確的判斷出鎂確實與氮氣發(fā)生了反應，必須先排除氧氣的干擾；
（2）廣口瓶中的水位上升，說明瓶內(nèi)的壓強小于外界大氣壓，由于氧氣已被消耗掉，所以同時也說明了鎂和氮氣發(fā)生了反應；
（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷鎂在空氣中可以和氧氣及氮氣發(fā)生反應，生成氧化鎂和氮化鎂．文字表達式為鎂+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$氧化鎂　鎂+氮氣$\stackrel{點燃}{→}$氮化鎂
（4）①通過該實驗可知，不能用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣的體積分數(shù)；
若使用鎂條，鎂條燃燒同時消耗氧氣和氮氣，會使測定的結果偏大．
②由此實驗可知，選取代替紅磷測定空氣中氧氣的體積分數(shù)的可燃物應具有的性質(zhì)為只能與空氣中的氧氣反應．
故答案為：（1）除去廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣；　（2）小于；
（3）鎂+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$氧化鎂；　鎂+氮氣$\stackrel{點燃}{→}$氮化鎂；
（4）①不能　偏大　②只能與空氣中的氧氣反應．

點評 根據(jù)實驗步驟來判斷實驗目的是我們必需具備的能力，也是解決實驗探究題的方法之一，在平時的學習過程中要注意加強這方面的培養(yǎng)與訓練．